KR20080067288A - 스테이지 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

Abstract

장치는, 스테이지와, 상기 스테이지에 설치된 제 1 자석과 상기 스테이지의 이동 스트로크의 일단에 설치되어 상기 제 1 자석과 대향하는 제 2 자석을 포함하고, 자기 반발력을 이용해 상기 스테이지에 힘을 부여하도록 구성된 힘 부여유닛과, 상기 스테이지를 상기 이동 스트로크 내에서 구동하도록 구성된 구동유닛과, 상기 제 2 자석의 자속을 보강하도록 구성된 자속 보강유닛과, 상기 제 2 자석의 자속을 차폐하도록 구성된 자기 쉴드를 구비한다.

스테이지, 자석, 자속, 반발력, 노광장치

Description

스테이지 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조방법{STAGE DEVICE, EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 대상물을 위치 결정하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 예를 들면 노광장치에 사용할 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 장치를 탑재한 노광 장치에 관한 것이다.

주사형 노광장치는, 통상 레티클을 이동시키기 위한 스테이지 장치를 갖는다. 이러한 노광 장치의 스루풋을 향상하기 위하여, 이 스테이지 장치의 구동 기구에 대해서 몇 가지의 제안이 되어 있다.

도 13a는 일본국 공개특허공보 특개 2004－079639호에 있어서 제안된 스테이지 장치를 나타내는 도면이다. 레티클 스테이지(104)는 레티클(103)을 탑재해 주사 방향(Y방향)으로 이동시킨다. 레티클 스테이지(104)의 양측에는 리니어 모터가 설치된다. 리니어 모터는, 레티클 스테이지(104)의 양측에 고정되고 영구자석을 각각 포함한 가동자(105)와, (미도시의) 베이스에 고정되고 복수의 코일을 각각 포함한 고정자(106)를 포함한다.

또, 레티클 스테이지(104)의 이동 방향 전후에는 반발 가동자(107)가 설치되고, 레티클 스테이지(104)의 이동 스트로크 양단에는 반발 고정자(110)가 설치된다. 이 반발 가동자(107)와 반발 고정자(110)는 각각 영구자석을 가지고 있어, 반발 가동자(107)의 영구자석과 반발 고정자(110)의 영구자석 간에 발생하는 반발력을 이용해 레티클 스테이지(104)를 가감속할 수가 있다.

도 13b은 반발 가동자(107)와 반발 고정자(110)를 나타내는 도면이다. 반발 고정자(110)는, 영구자석 112 중 한 개의 영구자석의 N극과 다른 한 개의 영구자석의 S극이 대향하도록 배치된 한 쌍의 영구자석 112과, 한 쌍의 영구자석 112 간의 자속을 측방 경유로 순환시키기 위한 요크(113)를 포함한다. 반발 가동자(107)는 영구자석 109를 포함한다. 반발 가동자(107)는 점선으로 표시된 위치에 있을 때는, 영구자석 109와 영구자석 112 중 하나의 영구자석은 동극이 서로 대향하고, 영구자석 109와 영구자석 112 중 다른 하나의 영구자석도 동극이 서로 대향한다. 이 영구자석 112 및 109 간의 반발력을 이용해, 레티클 스테이지(104)의 이동 스트로크 양단의 각각으로부터 레티클 스테이지(104)로 힘을 부여할 수가 있다. 이러한 구성에 의해, 리니어 모터의 구동에 의한 코일(106)의 발열을 방지해 레티클 스테이지(104)를 구동하고 있다.

영구자석으로부터의 반발력을 이용해 스테이지에 힘을 부여하는 구성에 있어서는, 반발력을 발생시킬 때에 대량의 자속이 비산해 주위로 누설해 버린다. 특히, 고가속이 필요한 스테이지 장치에 있어서는, 이 누설 자속이 크기 때문에, 스테이지 주위에 설치된 자성체를 끌어당기는 경우가 있다.

일반적으로, 스테이지 장치 주위에는 계측 센서 및 가공유닛이 배치되는 경우도 있다. 누설 자속이 이들 구성요소 및 이들 구성요소를 지지하는 부재를 끌어당기면, 스테이지의 위치 결정 정밀도와, 스테이지에 탑재한 물체의 가공 정밀도를 저하시켜 버린다. 특히, 노광 장치에 있어서는, 스테이지 장치의 주위에는 조명 광학계, 투영 광학계 등이 배치되어 있다. 이러한 광학계의 지지 부재를 자기로 끌어당기면, 노광 정밀도가 저하한다.

따라서, 본 발명의 실시 예는, 자석의 반발력을 이용해 스테이지를 가감속하는 장치에 있어서, 자석이 반발력을 발생시킬 때에 주위로 누설되는 자속에 의한 인접한 구성요소들에 대한 영향을 줄이는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 국면에 따른 장치는, 스테이지와, 상기 스테이지에 설치된 제 1 자석과 상기 스테이지의 이동 스트로크의 일단에 설치되어 상기 제 1 자석과 대향하는 제 2 자석을 포함하고, 자기 반발력을 이용해 상기 스테이지에 힘을 부여하도록 구성된 힘 부여유닛과, 상기 스테이지를 상기 이동 스트로크 내에서 구동하도록 구성된 구동유닛과, 상기 제 2 자석의 자속을 보강하도록 구성된 자속 보강유닛과, 상기 제 2 자석의 자속을 차폐하도록 구성된 자기 쉴드를 구비한다.

본 발명의 그 외의 특징들은, 첨부된 도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시 예의 설명으로부터 밝혀질 것이다.

본 발명에 의하면, 자석의 반발력을 이용해 스테이지를 가감속하는 스테이지 장치에 있어서, 자석이 반발력을 발생시킬 때에 주위에 자속이 누설되는 것을 방지할 수 있고, 주변 구성요소들이 이 누설 자속에 의한 영향을 받을 것을 방지할 수가 있다.

(제 1 실시 예)

도 1a는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 스테이지 장치의 평면도다. 본 실시 예는 노광 장치에 있어서 원판을 탑재해 이동하는 스테이지 장치의 예를 나타낸다. 그렇지만, 그러한 스테이지 장치는 노광 장치 이외의 다른 종류의 장치에 적용되어도 되고, 원판 대신에 웨이퍼 등의 위치 결정 대상물을 탑재해도 괜찮다.

스테이지 장치는, 원판(3)을 탑재해 이동하는 스테이지(4)와, 기체 베어링(14)을 통해서 스테이지(4)를 안내하는 가이드(2)와, 스테이지(4)를 Y방향(이하의 기재에 있어서의 "이동 방향"은 Y 방향을 나타내는 것으로 한다)으로 구동하는 리니어 모터(구동유닛; 23)를 포함한다. 가이드(2)는 베이스(1)에 고정되고 안내면으로서 XY평면을 갖는다. 기체 베어링(14)은, 스테이지에 요구되는 위치결정 정밀도에 따라 그 외의 베어링으로 교체되어도 괜찮다. 원판(3)은 스테이지(4)에 고정된 (미도시의) 척(chuck)에 의해 홀드된다. 이 척은 예를 들면 메카니컬 클램프(mechanical clamping), 진공 흡착, 또는 정전 흡착을 이용해 홀드해도 된다.

또, 스테이지(4) 위에 미동(fine-motion) 스테이지를 설치하고, 미동 스테이 지 위에 원판(3)을 탑재해도 괜찮다. 이 경우, 스테이지(4)에 대해서 미동 스테이지를 미소하게 구동해 원판(3)을 고정밀도로 위치 결정할 수 있다.

리니어 모터는, 스테이지(4)의 양측에 고정되고 영구자석을 각각 포함한 가동자(5)와, 베이스(1)에 고정되고 복수의 코일을 각각 포함한 고정자(6)를 포함한다. 이 코일은 이동 방향을 따라 배열되고, 이러한 코일은 지지부를 통해서 베이스(1)에 고정된다. 가동자(5)의 영구자석은 코일과 비접촉으로 간극을 두고 대향하도록 배치되어 있다. 영구자석으로부터의 자속이 코일을 통과할 때 코일에 전류를 흘림으로써, 스테이지(4)는 Y방향으로 이동 스트로크 내에서 구동된다. 이러한 리니어 모터의 구성에 대해서는 일본국 공개특허공보 특개 2004－79639호에 의해 개시되어 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 여기서, 구동유닛은 리니어 모터에 한정하지 않고, 다른 종류의 구동유닛이어도 괜찮다. 그렇지만, 정밀도의 면에서, 비접촉으로 스테이지를 구동할 수 있는 전자기 액추에이터를 사용해도 괜찮다.

스테이지(4)의 위치는 간섭계를 이용해 계측된다. 스테이지(4) 위에는 반사 미러(15)가 설치된다. 스테이지(4) 외부에 설치된 광원은 이 반사 미러(15)로 계측광을 방출한다. 반사 미러(15)로부터의 반사광과 참조광을 간섭시키는 것으로, 스테이지(4)의 위치를 정확히 계측할 수 있다.

다음에, 영구자석으로부터의 반발력을 이용해 스테이지(4)에 힘을 부여하는 힘 부여유닛에 대해 도 1b를 참조하면서 설명한다. 힘 부여유닛은, 반발 가동자(7)와 반발 고정자(10)를 포함한다. 각 반발 가동자(7)는 영구자석 9(제1 자석)과, 영구자석 9를 스테이지(4)에 지지하는 지지부(8)를 갖는다. 각 반발 고정자(10)는, 한 쌍의 영구자석 12a 및 12b(제 2 자석)과, 이러한 영구자석 12a 및 12b로부터의 자속을 측방 경유로 순환시키는 요크 11 및 13을 갖는다. 도 3은, 이 요크 11 및 13의 상세를 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 요크 11 및 13(자속 보강유닛)을 설치하는 것에 의해, 자기회로(화살표로 표시된 방향)를 형성할 수 있고, 영구자석 12a 및 12b 사이에 흐르는 자속을 보강할 수가 있다. 이것에 의해, 힘 부여유닛에 의해 발생하는 반발력을 증대할 수가 있다.

반발 가동자(7)는 스테이지(4)의 이동 방향 전후에 설치된다. 반발 고정자(10)는 스테이지(4)로부터 이동 방향으로 떨어진 위치에 배치되어 있다. 특히, 반발 고정자(10)는 스테이지의 이동 스트로크 양단에 설치된다. 스테이지(4)를 이동 방향으로 구동하면, 스테이지(4)의 스트로크 일단 또는 양단의 근방에서 영구자석 9 중 하나가 한 쌍의 영구자석 12a 및 12b 사이에 비접촉으로 삽입된 상태가 된다.

영구자석 9는 판 형상이며, 수직방향으로 착자된다. 본 실시 예에서는, 영구자석 9는 상면이 N극, 하면이 S극인 영구자석이다. 영구자석 12a 및 12b도 판 형상이며, 수직방향(Z방향)으로 착자된다. 영구자석 12a 및 12b는, 영구자석 9와 12a의 같은 극이 서로 대향하고, 영구자석 9와 12b의 같은 극이 서로 대향하도록 착자된다. 즉, 영구자석 12a 및 12b는 상측의 영구자석 12a의 하면이 N극, 하측의 영구자석 12b의 상면이 S극이 되도록 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해, 영구자석 9과 영구자석 12a 사이와 영구자석 9과 영구자석 12b 사이에 자기 반발력이 발생해, 스테이지(4)에 Y방향의 가감속력을 줄 수 가 있다. 여기서, 가감속력을 발생시키는 방향과 영구자석 9, 12a, 및 12b의 착자 방향이 직교하기 때문에, 스테이지(4)가 이동했다고 해도 넓은 구간에서 반발력을 발생시킬 수가 있다. 또, 영구자석 12a 및 12b 사이에 영구자석 9가 삽입되어 있기 때문에, Z방향으로 발생하는 반발력을 상쇄할 수가 있다.

스테이지(4)가 스트로크의 일단에 위치하고 있을 때, 영구자석 9는 도 1b의 점선으로 나타낸 위치까지 영구자석 12a 및 12b 사이에 삽입된다. 이때, 반발 가동자(7)는 화살표로 표시된 방향으로 반발력을 받는다. 반발 가동자(7)가 점선으로 표시된 위치로부터 도 1b의 화살표로 표시된 방향으로 이동함에 따라, 반발력이 감소한다. 반발 가동자(7)가 반발 고정자(10)로부터 충분히 떨어져 있으면, 반발력은 대략 제로가 된다. 반발력이 대략 제로가 되기 전에 스테이지(4)를 최대 속도까지 가속하도록 구성하면, 스테이지(4)는 가이드(2)와는 비접촉이므로, 스테이지(4)는 초기의 속도로 반대측의 스트로크 단부까지 이동한다. 여기서, 반대측의 스트로크 단부에 있어서 반발 가동자(7)와 반발 고정자(10)가 힘을 발생할 때까지 스테이지(4)의 운동 에너지는 보존되기 때문에, 반대측의 스트로크 단부에 있어서도 도 1b에 나타낸 것과 같은 양만큼 영구자석 9는 영구자석 12a 및 12b 사이에 삽입되어 정지한다. 실제로는 스테이지(4)에는 공기 저항이나 기체 베어링(14)에 의한 감속 작용이 인가되지만, 리니어 모터(23)를 이용해 스테이지(4)의 속도를 일정하게 유지하면 좋다. 그리고, 다시 반발력에 의해 스테이지(4)를 가속한다. 이와 같이 함으로써, 스테이지(4)를 가감속해 왕복 구동시킨다. 여기서, 힘 부여유닛은 작은 힘을 발생시켜야만 하기 때문에, 리니어 모터(23)의 구동에 의한 발열을 크게 감소시 킬 수가 있다.

위에서 설명한 바와 같이 영구자석 9, 12a, 및 12b에 의한 반발력을 이용해 스테이지를 가감속하는 구성에 있어서, 반발력을 발생시킬 때에 대량의 자속이 주위로 누설해 버린다. 특히, 높은 가속이 필요한 스테이지 장치에 있어서는, 이 누설 자속이 크기 때문에, 스테이지의 주위에 설치된 자성체를 끌어당기는 경우가 있다.

노광 장치에 있어서는, 투영 광학계(21)로서의 복수의 렌즈를 지지하는 경통의 일부에 자성체가 이용되고 있다. 이 경통의 자성체를 스테이지쪽으로 끌어당기면, 노광 정밀도를 저하시키는 경우가 있다. 또, 경통의 경우뿐 아니라, 조명 광학계나 계측 센서 등에 대해서도 같은 문제가 생길 수 있다.

본 실시 예에서는 이것을 극복하기 위해서, 자기 쉴드 16을 설치한다. 이 자기 쉴드 16은 자석으로부터 주위로 누설되는 자속을 감소시킨다. 이하, 자기 쉴드 16에 대해 상세히 설명한다.

자기 쉴드 16은 반발 고정자(10)를 둘러싸도록 가이드(2) 상에 설치된다. 자기 쉴드 16은 스테이지(4)의 이동 스트로크 양단의 각각에 배치된다. 자기 쉴드 16과 반발 고정자(10)와의 사이에는 비자성 부재(17)가 배치되어 있다. 반발 고정자(10)는 비자성 부재(17)에 의해 지지된다. 또, 반발 고정자(10)를 자기 쉴드 16과는 별도로 지지하고, 양자 사이에 공극을 설치해도 괜찮다. 자기 쉴드 16의 재질은 투자율이 높은 것이 좋고, 예를 들면 페라이트(ferrite) 등이 거론된다.

덧붙여, 자기 쉴드 16은, 힘 부여유닛으로부터 누설되는 자속의 영향을 받고 싶지 않은 부재와 힘 부여유닛과의 사이에 배치될 수 있다. 특히, 힘 부여유닛의 주위를 둘러싸도록 자기 쉴드 16을 배치할 수 있다. 자속에 의한 영향을 받고 싶지 않은 부재로서, 노광 장치에 있어서는 투영 광학계(21)를 지지하는 경통 등을 들 수 있다.

여기서, 반발 고정자(10) 측에 자기 쉴드 16을 설치하기 때문에, 스테이지(가동부)(4)에 대해서는 큰 자기 쉴드가 필요 없다. 이 때문에, 스테이지(4)의 중량이 증대하는 것을 방지할 수가 있다.

도 4a 및 4b는 자기 쉴드 16의 길이를 상세히 설명하기 위한 도면이다. 도 4a 및 4b는 도 1a에서 스테이지 장치를 IV 방향에서 본 도면이다.

도 4a는 스테이지(4)가 이동 스트로크의 단부에 위치하고 있는 상태를 나타내고, 도 4b는 스테이지(4)가 반대측의 단부에 위치하고 있는 상태를 나타낸다. 자기 쉴드 16은 이동 스트로크보다 클 수 있다. 본 실시 예에 있어서, 자기 쉴드 16의 치수는 아래와 같이 결정된다.

A > B

여기에서, A는 자기 쉴드 16의 Y방향의 길이이고, B는 스테이지(4)의 Y방향에 있어서의 최대 이동거리와 영구자석 9의 Y방향에 있어서의 길이의 합이다. 스테이지(4)의 Y방향에 있어서의 최대 이동거리는 스테이지(4)가 이동 스트로크의 한편의 단부로부터 반대측의 단부로 이동할 때의 이동거리이다. 이와 같이 자기 쉴드 16을 배치하는 것으로, 자기 쉴드 16은 반발 가동자(7)의 영구자석 9가 단독으로 발생하는 자속도 차폐할 수가 있다.

여기서, 반발 가동자(7)가 반발 고정자(10)에 삽입되거나 반발 고정자(10)로부터 탈출할 때에, 반발 가동자(7)와 반발 고정자(10) 간의 거리가 변화하여, 자속 누설량이 동적으로 변화한다. 또, 스테이지(4)가 이동할 때, 자기 쉴드 16에 대해서 반발 가동자(7)가 상대적으로 이동하여, 자기 쉴드 16을 통과하는 반발 가동자(7)가 발생하는 자속이 변화한다. 이들 변화 때문에, 자기 쉴드 16에 대해서 와전류가 발생해, 자기 쉴드 16가 발열해 버린다. 게다가, 와전류가 발생하는 위치에 대해서도 스테이지(4)의 이동에 따라 변화해 버린다.

이러한 와전류에 의한 발열은, 스테이지(4)의 위치를 계측하는 간섭계의 계측 광로의 요동(fluctuations)을 일으켜 계측 오차를 초래하는 경우와, 스테이지의 열변형을 일으키는 경우가 있어, 스테이지(4)의 위치 결정 정밀도를 저하시킬 수 있다.

상술한 와전류에 대한 대책의 하나로서, 본 실시 예에서는 예를 들면 자기 쉴드 16을 냉각하는 냉각 시스템을 설치하고 있다. 도 5a는 냉각 시스템을 나타내는 도면이다. 냉각 시스템은, 자기 쉴드 16에 설치되고, 냉매를 순환시키기 위한 유로(18)와, 이 유로(18)에 냉매를 공급하기 위한 공급구(19a)와, 냉매를 이 유로(18)로부터 회수하기 위한 회수구(19b)를 포함한다. 이 유로(18)는, 자기 쉴드 16 내에 그루브(groove)를 형성한 것이라도 좋고, 자기 쉴드 16 내에 구멍(cavity)을 설치하거나 그 표면에 배관을 설치한 것이라도 좋다. 공급구(19a) 및 회수구(19b)는 각각 복수여도 괜찮다. 이 경우, 공급구로부터 회수구까지의 관로 저항이, 각 경로에서 동일해지도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 유로(18), 공급구(19a), 및 회수구(19b)의 형상은 도 5a 및 5b에 나타낸 것에 한정되는 것은 아니고, 자기 쉴드 16의 열을 효율적으로 회수하기 위해서 적당히 형상을 설계할 수도 있다는 점에 유념한다.

이와 같이 자기 쉴드 16에 냉각 시스템을 설치함으로써, 자기 쉴드 16에 발생하는 와전류에 기인하는 발열을 저감할 수 있다. 특히, 이 구성은 반발 고정자(10) 측에 자기 쉴드 16을 설치한 경우에 효과적이다. 왜냐하면, 반발 가동자(7)와 반발 고정자(10) 사이에 힘을 발생할 때 생기는 자속 변화에 의한 와전류뿐만 아니라, 반발 가동자(7)가 자기 쉴드 16에 대해서 상대적으로 이동할 때 생기는 자속 변화에 의한 와전류도 발생하기 때문이다.

또, 와전류에 대한 대책의 하나로서, 본 실시 예에서는 자기 쉴드 16을 적층 구조로 하고 있다. 도 6은 자기 쉴드의 적층 구조를 나타내는 사시도다. 구체적으로는, 자기 쉴드 16은 복수의 부재를 갖는다. 이러한 부재는, 반발 가동자(7)의 영구자석 9과 반발 고정자(10)의 영구자석 12a 및 12b의 대향하는 면과 평행한 방향(XY평면과 평행한 방향)으로, 또 스테이지(4)의 이동 방향(도 6의 화살표 방향, 또는 Y방향)과 수직인 방향(X방향)으로 적층되어 있다.

이와 같이 자기 쉴드 16을 적층 구조로 함으로써, 와전류의 발생량을 저감 할 수가 있다.

게다가, 와전류에 대한 대책의 하나로서, 본 실시 예에서는 자기 쉴드 16의 재질을 저항값이 높은 것으로 하고 있다. 또, 자기 쉴드 16의 재질은 쉴드로서 기능하도록 상기에서 설명한 것과 같이 높은 투자율을 가져도 괜찮다. 예를 들면, 이 재질로서는 페라이트나 MIM(Metal　Injection　Molding)재 등이 이용된다. 상술의 대책 중 1개 이상의 대책을 시행해도 괜찮다.

본 실시 예에 있어서, 힘 부여유닛은, 한 쌍의 영구자석 12a 및 12b 사이에 영구 자석 9가 삽입되어 있는 예시적인 구성을 갖지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 힘 부여유닛은 스테이지의 양단에 설치되어 있지만, 힘 부여유닛은 스테이지의 양단 중 한 단에만 설치되어도 된다. 특히, 힘 부여유닛이 스테이지에 결합된 제 1 자석과, 스테이지의 이동 스트로크의 단부에서 제 1 자석과 대향하도록 이 단부에 설치된 제 2 자석을 포함하고 있는 한, 어떤 구성이든 채용할 수 있고, 제 1 및 제 2 자석 사이에서 발생하는 반발력을 이용해 힘을 스테이지에 인가하도록 구성할 수도 있다.

(제 2 실시 예)

도 7c는 제 2 실시 예에 따른 스테이지 장치를 나타내는 도면이다. 제 1 실시 예에서는 반발 고정자(10) 측에만 자기 쉴드를 설치하고 있었지만, 제 2 실시 예에서는 반발 고정자(10)측과 반발 가동자(7)측의 양쪽 모두에 자기 쉴드를 설치하고 있다. 제 2 실시 예에 있어서 특히 언급하지 않는 개소에 대해서는 제 1 실시 예와 같은 것으로 한다.

제 2 실시 예에 있어서도, 반발 고정자(10) 측에는 자기 쉴드 16가 설치되어 있기 때문에, 반발 가동자(7)와 반발 고정자(10)와의 사이에 힘을 발생할 때의 자속의 상당수는 이 자기 쉴드 16으로 차폐된다. 이와 같이, 반발 가동자(7)측에 설치되는 자기 쉴드 20을 극단적으로 크게 하지 않아도 된다.

제 1 실시 예의 구성에 있어서 반발 가동자(7)측에 자기 쉴드를 부가해도 괜찮지만, 이 반발 가동자(7)측의 자기 쉴드는 이동 스트로크가 큰 도 7c와 같은 구성에 매우 적합하다. 이하, 이동 스트로크에 대해 설명한다.

도 7a에서는, 스테이지(4)의 Y방향에 있어서의 최대 이동거리 B가, 스테이지(4)의 이동 스트로크에 있어서의 스트로크단과 스트로크 중심 간의 거리 C/2보다 길다.

이러한 경우에, 제 1 실시 예와 같이 스트로크 양단에 설치된 자기 쉴드 16의 길이 A를 최대 이동거리 B보다 길게 하면(도 7b에서, 한편의 자기 쉴드 16의 길이를 길게 한다), 2개의 자기 쉴드 16가 서로 간섭해 버린다. 또, 노광 장치의 레티클 스테이지의 경우에는, 스테이지의 이동 스트로크 중심 부근에 있어서 스테이지상에 탑재된 레티클에 노광 광이 조사된다. 이 경우, 자기 쉴드 16의 길이를 이동 스트로크의 단부와 중심과의 사이의 거리 C/2보다 길게 하면, 노광 광을 차단하는 경우가 있다.

따라서, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 자기 쉴드 16의 길이 A는, 이동 스트로크의 단부와 중심과의 사이의 거리 C/2보다 짧다.

본 실시 예에서는 반발 가동자(7) 측에 자기 쉴드 20을 설치하고 있기 때문에, 반발 가동자(7)의 영구자석 9가 자기 쉴드 16 밖으로 이동해 버려도, 영구자석 9의 자속이 주위에 주는 영향을 저감할 수가 있다.

구체적으로는, 스테이지(4)에 설치된 영구자석 9를 둘러싸도록 자기 쉴드 20가 설치된다. 자기 쉴드 20은, 영구자석 9과, 영구자석 9의 자력에 의해 끌어당길 수 없는 부재(예를 들면, 경통)와의 사이에 배치되어도 되고, 특히, 영구자석 9의 주위를 둘러싸도록 배치되어도 된다.

또, 자기 쉴드 20에는 와전류가 발생하지만, 제 1 실시 예와 같은 방법으로 발열의 영향을 저감할 수가 있다.

(제 3 실시 예)

도 8은 제 3 실시 예에 따른 스테이지 장치를 나타내는 상면도이다. 도 9는 도 8의 IX 방향에서 본 정면도이다. 제 1 및 제 2 실시 예에서는 반발 고정자(10) 및 자기 쉴드 16을 가이드(2)의 양단에 설치하고 있었지만, 제 3 실시 예에서는 반발 고정자(10) 및 자기 쉴드 16을 1축 방향으로 이동 가능한 카운터매스(22)의 양단에 배치했다. 제 3 실시 예의 구성에 있어서 특히 언급하지 않는 개소에 대해서는 제 1 및 제 2 실시 예와 같은 것으로 한다.

이 스테이지 장치에 있어서, 원판(3)을 탑재하는 스테이지(4)가 베이스(1)상에서 이동 가능하게 지지되어 있다. 스테이지(4)는, 베이스(1)의 상면과 스테이지(4)의 하면과의 사이에 배치된 기체 베어링(14)에 의해 지지되어 있다. 스테이지(4)에 가감속력을 주는 반발 고정자(10)가 카운터매스(22)에 고정되어 있다. 반발 고정자(10)는 카운터매스(22)의 스트로크의 양단의 각각에 설치된다. 카운터매스(22)는 1축 방향으로 이동 가능하다. 카운터매스(22)는, 베이스(1)의 상면과 카운터매스(22)의 하면과의 사이에 배치된 기체 베어링(14)에 의해 지지되어 있다. 반발 고정자(10)는, 1축 방향으로 이동 가능한 카운터매스(22)에 고정되어 있으므로, 반발 고정자(10)는 스테이지(4) 구동의 반력에 의해 반발 가동자(7)와는 반대 방향으로 이동한다. 따라서, 자석 반발 가속을 이용해 높은 가속으로 스테이지(4)를 구동했을 때 발생하는 반력을, 반발 고정자(10)가 고정된 카운터매스(22)를 구동하는 것으로 캔슬할 수 있다. 자기 쉴드 16은 반발 고정자(10)를 둘러싸도록 카운터매스(22)상에 설치된다. 자기 쉴드 16은 카운터매스(22)의 양단의 각각에 배치된다.

상술한 바와 같이, 자석 반발 가속유닛을 이용해서 스테이지(4)를 높은 가속으로 구동해도, 베이스(1)에 전해지는 반력을 캔슬해 장치 전체가 진동하는 것을 방지하기 위해 사용되는 카운터매스 구성에, 자기 쉴드 16을 적용해도 된다.

본 실시 예에 의하면, 카운터매스의 양단에 반발 고정자(10) 및 자기 쉴드 16을 배치하는 것으로, 반발력을 발생시킬 때에 주위로 누설되는 자속을 줄일 수가 있다.

(스테이지 장치를 적용한 노광 장치의 예시적인 실시 예)

이하, 본 실시 예의 스테이지 장치를 이용한 노광 장치의 예시적인 실시 예를 설명한다. 노광 장치는 도 10에 나타낸 바와 같이, 조명 장치(201), 레티클을 탑재한 레티클 스테이지(202), 투영 광학계(203), 및 웨이퍼를 탑재한 웨이퍼 스테이지(204)를 포함한다. 노광 장치는, 스텝 앤드 리피트 방식 또는 스텝 앤드 스캔 방식을 이용해 레티클로부터의 회로 패턴을 웨이퍼에 투영 노광한다.

조명장치(201)는 회로패턴이 형성된 레티클을 조명하고, 광원부와 조명 광학계를 갖는다. 광원부는, 예를 들면, 광원으로서 레이저를 사용한다. 레이저는, 파장 약 193nm의 ArF 엑시머 레이저, 파장 약 248nm의 KrF 엑시머 레이저, 또는 파장 약 153nm의 F2 엑시머 레이저 등을 사용할 수가 있다. 그렇지만, 레이저의 종류는 엑시머 레이저에 한정되지 않고, 예를 들면, YAG 레이저 및 그 외의 레이저를 사용해도 괜찮다. 그 레이저의 개수도 한정되지 않는다. 그러한 레이저를 광원으로서 사용하는 경우, 레이저 광원으로부터 방출된 평행 광속을 소망한 빔 형상으로 정형하는 광속 정형 광학계와, 코히어런트 레이저 광속을 인코히어런트 레이저 광속으로 변환하는 인코히어런트 광학계를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 광원부에 사용 가능한 광원은 레이저에 한정되는 것은 아니고, 한 개 이상의 수은 램프 및 크세논 램프 등도 사용 가능하다.

조명 광학계는 마스크를 조명하며, 렌즈, 미러, 라이트 인테그레이터(light integrator), 조리개 등을 포함한다.

투영 광학계(203)는, 복수의 렌즈 소자만을 포함한 광학계, 복수의 렌즈 소자와 적어도 한 장의 요면경을 포함한 광학계(반사 굴절의 광학계), 복수의 렌즈 소자와 적어도 한 장의 키노폼(kinoform) 등의 회절 광학 소자를 포함한 광학계, 또는 복수의 미러만을 포함한 광학계 등을 사용할 수가 있다.

레티클 스테이지(202) 및 웨이퍼 스테이지(204)는, 예를 들면 리니어 모터에 의해 이동 가능하다. 스텝 앤드 스캔 방식을 사용하는 경우에는, 레티클 스테이지(202) 및 웨이퍼 스테이지(204)는 동기해 이동한다. 또, 레티클의 패턴을 웨이퍼에 대하여 위치 맞춤하기 위해서 웨이퍼 스테이지(204) 및 레티클 스테이지(202)의 적어도 어느 한 쪽에 액추에이터를 설치한다.

이러한 노광 장치는, 반도체 집적회로 등의 반도체 디바이스나, 마이크로머 신, 박막 자기 헤드 등의 미세한 패턴이 형성된 디바이스의 제조에 이용될 수 있다.

(노광 장치를 이용한 디바이스 제조방법)

다음에, 도 11 및 도 12를 참조해, 상술의 노광 장치를 이용한 디바이스 제조 방법의 실시 예를 설명한다. 도 11은, 디바이스(IC나 LSI 등의 반도체 칩, LCD, CCD 등)의 제조를 설명하기 위한 플로차트다. 본 실시 예에서는, 반도체 칩의 제조 방법을 예로 설명한다.

스텝 S1(회로설계)에서는, 반도체 칩의 회로를 설계한다. 스텝 S2(마스크 제작)에서는, 설계한 회로 패턴에 근거해 1개 이상의 마스크를 제작한다. 스텝 S3(웨이퍼 제조)에서는, 실리콘 등의 재료를 이용해 웨이퍼를 제조한다. 스텝 S4(웨이퍼 프로세스)는 전공정으로 불리며, 마스크와 웨이퍼를 이용해, 상기의 노광 장치에 의해 리소그래피 기술을 이용해 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성한다. 스텝 S5(조립)는, 후공정으로 불리며, 스텝 S4에서 제작된 웨이퍼를 이용해 반도체 칩화하는 공정이다. 이 공정은, 어셈블리 공정(다이싱, 본딩), 패키징 공정(칩 봉입) 등을 포함한다. 스텝 S6(검사)에서는, 스텝 S5에서 제작된 반도체 칩의 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 한다. 이러한 공정을 거쳐 반도체 칩을 완성하고, 그것을 출하(스텝 S7)한다.

도 12는, 스텝 S4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 플로차트다. 서브 스텝 S11(산화)에서는, 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 서브 스텝 S12(CVD)에서는, 웨이퍼의 표면에 절연막을 형성한다. 서브 스텝 S13(전극 형성)에서는, 웨이퍼상에 전극 을 증착에 의해 형성한다. 서브 스텝 S14(이온 주입)에서는, 웨이퍼에 이온을 주입한다. 서브 스텝 S15(레지스트 처리)에서는, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 서브 스텝 S16(노광)에서는, 노광 장치에 의해 마스크의 회로 패턴을 웨이퍼에 노광한다. 서브 스텝 S17(현상)에서는, 노광한 웨이퍼를 현상한다. 서브 스텝 S18(에칭)에서는, 현상한 레지스트 상 이외의 부분을 에칭한다. 서브 스텝 S19(레지스트 박리)에서는, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거한다. 이러한 스텝을 반복하는 것에 의해 웨이퍼상에 다중으로 회로 패턴이 형성된다.

자석의 반발력을 이용해 스테이지를 가감속하는 스테이지 장치에 있어서, 자석이 반발력을 발생시킬 때에 주위에 자속이 누설되는 것을 방지할 수 있고, 주변 구성요소들이 이 누설 자속에 의한 영향을 받을 것을 방지할 수가 있다.

예시적인 실시 예를 참조하면서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이 개시한 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니라는 점을 이해해야 한다. 이하의 특허청구범위는 모든 변경, 균등 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

도 1a 및 1b는 제 1 실시 예에 따른 스테이지 장치를 나타낸다.

도 2는 이 스테이지 장치의 단면도다.

도 3은 반발 고정자의 자기회로를 나타내는 도면이다.

도 4a 및 4b는 이동 스트로크의 길이와 자기 쉴드의 길이의 관계를 나타내는 도면이다.

도 5a 및 5b는 자기 쉴드의 냉각 기구를 나타내는 도면이다.

도 6은 자기 쉴드의 적층 구조를 나타내는 사시도다.

도 7a 내지 7c는 제 2 실시 예에 따른 이동 스트로크의 길이와 자기 쉴드의 길이의 관계를 나타내는 도면이다.

도 8은 제 3 실시 예에 따른 카운터매스를 가진 스테이지 장치를 나타내는 평면도다.

도 9는 도 8의 카운터매스를 가진 스테이지 장치를 나타내는 정면도다.

도 10은 스테이지 장치를 이용한 노광장치를 나타내는 도면이다.

도 11은 노광 장치를 사용한 디바이스의 제조를 설명하기 위한 플로차트다.

도 12는 도 11에 나타낸 플로차트의 스텝 S4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 플로차트다.

도 13a 및 13b는 종래의 장치를 나타내는 도면이다.

Claims (10)

1. 스테이지와,

   상기 스테이지에 설치된 제 1 자석과 상기 스테이지의 이동 스트로크의 일단에 설치되어 상기 제 1 자석과 대향하는 제 2 자석을 포함하고, 자기 반발력을 이용해 상기 스테이지에 힘을 부여하도록 구성된 힘 부여유닛과,

   상기 스테이지를 상기 이동 스트로크 내에서 구동하도록 구성된 구동유닛과,

   상기 제 2 자석의 자속을 보강하도록 구성된 자속 보강유닛과,

   상기 제 2 자석의 자속을 차폐하도록 구성된 자기 쉴드를 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자기 쉴드는, 상기 제 2 자석에 대해서 간극 또는 비자성의 지지부재를 개재하여 배치되는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 자기 쉴드의 상기 스테이지 이동 방향의 치수가 상기 제 1 자석의 최대 이동거리보다 긴 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 자기 쉴드는 상기 자기 쉴드를 냉각하도록 구성된 냉각유닛을 포함한 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 자석은, 상기 스테이지에 힘을 부여할 경우에, 서로 대향하도록 배치되고,

   상기 자기 쉴드는, 상기 제 1 및 제 2 자석의 대향하는 면과 평행한 방향으로, 또 상기 스테이지의 이동 방향과 수직인 방향으로 적층된 복수의 부재를 포함한 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 스테이지에 설치되고, 상기 제 1 자석의 자속을 차폐하도록 구성된 제 2 자기 쉴드를 더 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
7. 스테이지와,

   상기 스테이지의 이동 방향 전후에 설치된 제 1 자석과, 상기 스테이지의 이동 스트로크의 양단에 설치되고 서로 대향하는 한 쌍의 자석을 각각 갖는 제 2 자석을 포함하고, 자기 반발력을 이용해 상기 스테이지에 힘을 부여하도록 구성된 힘 부여유닛과,

   상기 스테이지를 상기 이동 스트로크 내에서 구동하도록 구성된 구동유닛과,

   상기 한 쌍의 자석 사이에 흐르는 자속을 보강하도록 구성된 자속 보강유닛과,

   상기 제 2 자석의 자속을 차폐하도록 구성된 자기 쉴드를 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
8. 원판의 패턴을 기판에 투영하도록 구성된 투영 광학계와,

   청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 스테이지 장치를 구비하고,

   상기 스테이지 장치를 이용해 원판을 이동시키는 것을 특징으로 하는 노광장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 자기 쉴드의 적어도 일부가, 상기 투영 광학계를 지지하는 경통과 상기 제 2 자석과의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
10. 청구항 8에 기재된 노광 장치를 이용해 기판을 노광하는 공정과,

    노광된 기판을 현상하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.

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